KR101821376B1 - Battery module array having 2-cell with center frame type module - Google Patents

Battery module array having 2-cell with center frame type module Download PDF

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Abstract

본 발명은 공간 효율성을 높일 수 있는 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈 어레이를 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이는, 각각 2개의 이차전지 셀, 모듈 프레임 및 냉각핀을 가진 다수의 배터리 모듈을 포함한다. 상기 모듈 프레임은 사각 프레임의 형상을 가지고 있어서, 상기 배터리 모듈은 중앙 프레임 타입의 2셀 배터리 모듈이다. 본 발명에 따른 배터리 모듈을 사용하여 배터리 모듈 어레이를 구성할 때 높은 공간 활용률을 얻을 수 있다.The present invention discloses a battery module array including a battery module capable of improving space efficiency. A battery module array according to the present invention includes a plurality of battery modules each having two secondary battery cells, a module frame, and a cooling fin. The module frame has the shape of a rectangular frame, and the battery module is a center frame type two-cell battery module. A high space utilization can be obtained when the battery module array is constructed using the battery module according to the present invention.
Figure R1020140039962

Description

중앙 프레임 타입의 2 셀 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈 어레이{BATTERY MODULE ARRAY HAVING 2-CELL WITH CENTER FRAME TYPE MODULE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery module array including a two-cell battery module of a central frame type,
본 발명은 배터리 모듈 어레이에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공간 효율성을 높일 수 있는 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈 어레이에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module array, and more particularly, to a battery module array including a battery module capable of improving space efficiency.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.Secondary batteries having high electrical characteristics such as high energy density and high ease of application according to the product group can be applied not only to portable devices but also to electric vehicles (EVs) or hybrid electric vehicles (HEVs) driven by electric driving sources It is universally applied. Such a secondary battery is not only a primary advantage that the use of fossil fuel can be drastically reduced, but also produces no by-products resulting from the use of energy, and thus is attracting attention as a new energy source for enhancing environmental friendliness and energy efficiency.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀의 작동 전압은 약 2.5V~4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 다수의 이차전지 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 이차전지 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 이차전지 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, and nickel-zinc batteries. The operating voltage of such a unitary secondary battery cell is about 2.5V to 4.2V. Accordingly, when a higher output voltage is required, a plurality of secondary battery cells may be connected in series to form a battery pack. In addition, a plurality of secondary battery cells may be connected in parallel according to a charge / discharge capacity required of the battery pack to form a battery pack. Therefore, the number of the secondary battery cells included in the battery pack may be variously set according to the required output voltage or charging capacity.
한편 다수의 이차전지 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 2 이상의 이차전지 셀을 포함하는 배터리 모듈 어레이를 먼저 구성하고, 상기 다수의 배터리 모듈 어레이를 이용하여 배터리 모듈을 구성한다. 그리고, 필요에 따라 다수의 배터리 모듈에 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 따라서, 배터리 팩을 구성할 때, 다수의 배터리 모듈 사이에 전기적 연결 및 기계적 연결이 배터리 모듈 어셈블리의 형상을 결정하게 된다.Meanwhile, when a plurality of secondary battery cells are connected in series / parallel to form a battery pack, a battery module array including at least two secondary battery cells is configured first, and a battery module is configured using the plurality of battery module arrays . In addition, a method of constructing a battery pack by adding other components to a plurality of battery modules as required is common. Thus, when constructing the battery pack, the electrical connection and the mechanical connection between the plurality of battery modules determine the shape of the battery module assembly.
한편, 대한민국 특허공개공보 10-2012-0047800에는 배터리 모듈 어레이 및 배터리 모듈에 대한 종래 기술 중 하나가 개시되어 있다. 상기 종래 기술은 배터리 모듈 어레이를 단순히 박스 형상으로 표현 하였으나, 배터리 팩의 전체 형상은 배터리 모듈 어레이의 형상에 의해 영향을 많이 받는다. 또한, 배터리 모듈 어레이의 형상은 배터리 모듈의 형상에 의해 영향을 많이 받는다. 따라서, 높은 공간 활용성을 가진 배터리 모듈이 필요하다.Meanwhile, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0047800 discloses one of the prior arts for a battery module array and a battery module. Although the conventional battery module array is simply expressed in a box shape, the overall shape of the battery pack is greatly affected by the shape of the battery module array. Also, the shape of the battery module array is greatly influenced by the shape of the battery module. Therefore, a battery module with high space availability is needed.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 인식하여 안출된 것으로서, 공간 효율성을 높일 수 있는 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈 어레이를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a battery module array including a battery module capable of improving space efficiency.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이는 각각 2개의 이차전지 셀, 모듈 프레임 및 냉각핀을 가진 다수의 배터리 모듈; 상기 다수의 배터리 모듈이 집합된 배터리 모듈 어셈블리의 양 측면에 위치하는 2개의 앤드 플레이트; 상기 배터리 모듈 어셈블리의 상단부와 접하고, 상기 앤드 플레이트에 고정되는 'ㄷ'형상의 2개의 텐션-바; 상기 배터리 모듈 어셈블리에 포함된 모든 배터리 모듈의 전극 리드에 전기적을 연결된 센싱 라인 어셈블리; 상기 배터리 모듈 어셈블리에 포함된 모든 배터리 모듈의 전극 리드를 상호간에 전기적으로 연결시키는 터미널 버스바; 상기 배터리 모듈 어셈블리의 전방이 외부에 도출되지 않도록 덮는 전방 커버; 및 상기 배터리 모듈 어셈블리의 후방이 외부에 도출되지 않도록 덮는 후방 커버;를 포함하는 배터리 모듈 어레이로서, 상기 모듈 프레임은, 사각 프레임의 형상을 가지며, 하단면에 상기 냉각핀이 삽입될 수 있는 슬릿이 형성되어 있으며, 상기 2개의 이차전지 셀 사이에 개재된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery module array including a plurality of battery modules each having two secondary battery cells, a module frame, and a cooling pin; Two end plates positioned on both sides of the battery module assembly in which the plurality of battery modules are assembled; Two 'T' -type tension bars that are in contact with upper ends of the battery module assemblies and are fixed to the end plates; A sensing line assembly electrically connected to the electrode leads of all the battery modules included in the battery module assembly; A terminal bus bar electrically connecting electrode leads of all the battery modules included in the battery module assembly to each other; A front cover covering the front of the battery module assembly so as not to be led out to the outside; And a rear cover covering the rear of the battery module assembly so as not to be led out to the outside, wherein the module frame has a rectangular frame shape, and a slit, into which the cooling fin can be inserted, And is interposed between the two secondary battery cells.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배터리 모듈 어셈블리와 상기 2개의 앤드 플레이트 사이에는 절연 시트가 개재된다. 바람직하게, 상기 절연 시트의 재질은 에틸렌프로필렌고무(EPDM)이다.According to an embodiment of the present invention, an insulating sheet is interposed between the battery module assembly and the two end plates. Preferably, the material of the insulating sheet is ethylene propylene rubber (EPDM).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 앤드 플레이트에는 나사선이 형성된 홈이 형성되어 있고, 상기 텐션-바는 상기 앤드 플레이트의 홈에 대응하는 위치에 홈이 형성되어 있으며, 상기 앤드 플레이트 및 상기 텐션-바는, 볼트를 통해 고정된다.According to an embodiment of the present invention, the end plate is provided with a threaded groove, the groove is formed at a position corresponding to the groove of the end plate, and the end plate and the tension- The bars are fixed through bolts.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센싱 라인 어셈블리는 외부 기기와 연결될 수 있는 커넥터;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the sensing line assembly includes a connector that can be connected to an external device.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전방 커버는 상기 터미널 버스바와 전기적으로 연결된 전극 단자;를 포함한다. 그리고 상기 전극 단자는 상기 전방 커버의 외부면에 노출된다.According to an embodiment of the present invention, the front cover includes an electrode terminal electrically connected to the terminal bus bar. And the electrode terminal is exposed on an outer surface of the front cover.
본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이는 배터리 모듈 어레이; 및 배터리 보호 회로를 포함하는 배터리 팩의 일 구성요소가 될 수 있다.A battery module array according to the present invention includes a battery module array; And a battery protection circuit.
본 발명에 따른 배터리 팩은 배터리 팩; 및 상기 배터리 팩으로부터 전력을 공급 받는 부하;를 포함하는 배터리 구동 시스템의 일 구성요소가 될 수 있다. 이때, 상기 부하는 전기 구동 수단 또는 휴대용 기기가 될 수 있다.A battery pack according to the present invention includes a battery pack; And a load that is supplied with electric power from the battery pack. At this time, the load may be an electric driving means or a portable device.
본 발명의 일 측면에 따르면, 중앙 프레임 타입의 2셀 배터리 모듈을 사용하여 배터리 모듈 어레이를 구성할 때 높은 공간 활용률을 얻을 수 있다.According to an aspect of the present invention, a high space utilization can be obtained when a battery module array is constructed using a center frame type two-cell battery module.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 표준화된 중앙 프레임 타입의 2셀 배터리 모듈을 통해서 다양한 사이즈 및 다양한 충방전 용량을 가진 배터리 모듈 어레이를 제작할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a battery module array having various sizes and various charge / discharge capacities can be manufactured through a standardized central frame type two-cell battery module.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 중앙에 위치한 하나의 프레임의 사용으로 인해 제작 비용이 많이 요구되지 않는다.According to another aspect of the present invention, the use of a single centrally located frame does not require much production cost.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 배터리 모듈을 상호간에 결합시키기 위해 별도의 볼트 또는 너트 홈을 형성할 필요가 없어서, 제작이 용이하다.According to another aspect of the present invention, there is no need to form a separate bolt or nut groove to couple the battery modules to each other, which is easy to manufacture.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 사시도이다.
도 4는 다수의 배터리 모듈 및 2개의 앤드 플레이트에 대한 결합관계를 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명에 따른 텐션-바와 배터리 모듈 어셈블리의 결합관계를 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명에 따른 센싱 라인 어셈블리와 배터리 모듈 어셈블리의 결합관계를 설명하기 위한 참고도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전방 커버, 후방 커버 및 배터리 모듈 어셈블리의 결합관계를 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이의 사시도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further augment the technical spirit of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is an exploded perspective view showing a configuration of a battery module array according to the present invention.
2 is an exploded perspective view of a battery module according to the present invention.
3 is a perspective view of a battery module according to the present invention.
4 is a reference view for explaining a coupling relation between a plurality of battery modules and two end plates.
5 is a reference view for explaining a coupling relationship of the tension-bar and the battery module assembly according to the present invention.
FIG. 6 is a reference view for explaining a coupling relation between the sensing line assembly and the battery module assembly according to the present invention.
FIG. 7 is a reference view for explaining the coupling relationship of the front cover, the rear cover, and the battery module assembly according to the present invention.
8 is a perspective view of a battery module array according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이(100)의 구성을 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view showing a configuration of a battery module array 100 according to the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이(100)는 다수의 배터리 모듈(10), 2개의 앤드 플레이트(21), 2개의 텐션-바(30), 센싱 라인 어셈블리(50), 터미널 버스바(40), 전방 커버(61) 및 후방 커버(62)를 포함한다. 본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이(100)의 특징을 설명하기 위해 상기 배터리 모듈 어레이(100)의 조립 과정에 따라 설명하도록 하겠다.Referring to FIG. 1, a battery module array 100 according to the present invention includes a plurality of battery modules 10, two end plates 21, two tension-bars 30, a sensing line assembly 50, A bus bar 40, a front cover 61, and a rear cover 62. The battery module array 100 according to the present invention will be described with reference to the assembly process of the battery module array 100 to explain the characteristics of the battery module array 100 according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)의 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view of a battery module 10 according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)은 각각 2개의 이차전지 셀(11), 모듈 프레임(12) 및 냉각핀(13)을 가진다.Referring to FIG. 2, the battery module 10 according to the present invention has two secondary battery cells 11, a module frame 12, and a cooling fin 13, respectively.
상기 이차전지 셀(11)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 각각의 이차전지 셀(11)은 재충전이 가능하고 충전 또는 방전 전압을 고려해야 하는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다. 바람직하게, 상기 이차전지 셀(11)은 리튬 폴리머 전지가 사용될 수 있다. 또한, 상기 이차전지 셀(11)은 외장재의 종류에 따라 파우치형, 원통형, 각형 등으로 분류될 수 있다. 바람직하게, 상기 이차전지 셀(11)은 파우치형 이차전지 셀이 사용될 수 있다.The kind of the secondary battery cell 11 is not particularly limited. Each secondary battery cell 11 can be composed of a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery, a nickel zinc battery, or the like, which can be recharged and take charge or discharge voltage into consideration. Preferably, the secondary battery cell 11 may be a lithium polymer battery. The secondary battery cell 11 may be classified into a pouch type, a cylindrical type, a prism type, or the like depending on the type of the casing. Preferably, the secondary battery cell 11 may be a pouch type secondary battery cell.
상기 모듈 프레임(12)은 양 측면에 상기 이차전지 셀(11)이 고정될 수 있는 사각 프레임 형상을 가진다. 또한, 상기 모듈 프레임(12)의 상단면(12(a)) 및 하단면(12(b))은 이후 배터리 모듈 어레이를 구성할 때 외부로 노출되는 배터리 모듈 어레이의 상단면 및 배터리 모듈 어레이의 하단면이 되므로, 평평한 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 모듈 프레임(12)은 인접한 다른 배터리 모듈 프레임과 서로 맞물려서 고정될 수 있는 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 모듈 프레임(12)의 하단면(12(b))에는 냉각핀(13)이 삽입될 수 있도록 슬릿(slit)이 형성된다. 또한, 상기 모듈 프레임(12)의 중심은 상기 냉각핀(13)이 상기 이차전지 셀(11)과 접할 수 있도록 개방된 형상(사각 프레임 형상)을 가진다. 본 명세서에서는 상기 배터리 모듈(10)을 '중앙 프레임 타입의 2 셀 배터리 모듈'이라 명명한다.The module frame 12 has a rectangular frame shape in which the secondary battery cell 11 can be fixed on both sides. The upper end face 12a and the lower end face 12b of the module frame 12 are exposed to the outside when the battery module array is constructed later, Since it is the bottom surface, it can have a flat shape. In addition, the module frame 12 may have a shape that can be fixed to be interlocked with another adjacent battery module frame. A slit is formed in the lower end face 12 (b) of the module frame 12 so that the cooling fin 13 can be inserted. In addition, the center of the module frame 12 has a shape (rectangular frame shape) opened so that the cooling fin 13 can contact the secondary battery cell 11. In this specification, the battery module 10 is referred to as a " center frame type two-cell battery module ".
상기 모듈 프레임(12)의 재질은 고분자 물질이 될 수 있다. 바람직하게, 상기 모듈 프레임(12)의 재질은 PA66이다. The material of the module frame 12 may be a polymer material. Preferably, the material of the module frame 12 is PA66.
상기 냉각핀(13)은 간접 냉각 방식에 따라 이차전지 셀(11)의 열을 방출하는 역할을 한다. 도 2에는 'L '자형 냉각핀을 도시하였지만, 'T'자형, 'Ⅰ'자형이 사용될 수도 있다. 상기 냉각핀(13)의 재질은 금속이 될 수 있다. 바람직하게, 상기 냉각핀(13)의 재질은 알루미늄이다.The cooling fins 13 serve to discharge the heat of the secondary battery cell 11 according to an indirect cooling method. Although the L-shaped cooling fin is shown in FIG. 2, a 'T' shape and an 'I' shape may be used. The material of the cooling fin 13 may be a metal. Preferably, the material of the cooling fin 13 is aluminum.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)의 사시도이다.3 is a perspective view of a battery module 10 according to the present invention.
도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 구성들의 결합관계를 이해할 수 있다.Referring to FIG. 3, the coupling relationship of the configurations shown in FIG. 2 can be understood.
한편, 상기 배터리 모듈(10)은 2가지 타입으로 구분될 수 있다. 하나는, 2개의 이차전지 셀(11)에 형성된 동일한 극성의 전극 리드가 같은 방향으로 노출된 병렬 타입 모듈(P-type)이다. 그리고, 다른 하나는 2개의 이차전지 셀(11)에 형성된 동일한 극성의 전극 리드가 서로 다른 방향으로 노출된 직렬 타입 모듈(S-type)이다. 도 2에 도시된 배터리 모듈(10)은 병렬 타입 모듈(P-type)이고, 도 3에 도시된 배터리 모듈(10)은 직렬 타입 모듈(S-type)이다.Meanwhile, the battery module 10 may be divided into two types. One is a parallel type module (P-type) in which electrode leads of the same polarity formed in the two secondary battery cells 11 are exposed in the same direction. The other is a serial type module (S-type) in which electrode leads of the same polarity formed in the two secondary battery cells 11 are exposed in different directions. The battery module 10 shown in FIG. 2 is a parallel type module (P-type), and the battery module 10 shown in FIG. 3 is a serial type module (S-type).
본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이(100)는 상기 다수의 배터리 모듈(10)이 집합된 것을 부른 명칭이다. 본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이(100)는 상기 병렬 타입 모듈, 상기 직렬 타입 모듈 중 어느 하나의 종류만 포함하거나 병렬 타입 모듈 및 상기 직렬 타입 모듈을 함께 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이(100)는 다수의 배터리 모듈(10)을 포함한다. 본 발명이 상기 배터리 모듈(10)의 개수에 의해 제한되는 것은 아니다.The battery module array 100 according to the present invention is a name calling the collection of the plurality of battery modules 10. The battery module array 100 according to the present invention may include only one of the parallel type module and the serial type module, or may include the parallel type module and the serial type module together. Also, the battery module array 100 according to the present invention includes a plurality of battery modules 10. The present invention is not limited by the number of the battery modules 10.
도 4는 다수의 배터리 모듈(10) 및 2개의 앤드 플레이트(21)에 대한 결합관계를 설명하기 위한 참고도이다.4 is a reference view for explaining a coupling relation for a plurality of battery modules 10 and two end plates 21. As shown in Fig.
도 4를 참고하면, 다수의 배터리 모듈(10)이 집합된 것을 확인할 수 있다. 본 명세서에서는 다수의 배터리 모듈(10)이 집합된 것을 배터리 모듈 어셈블리(20)라고 명명한다. 상기 2개의 앤드 플레이트(21)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 양 측면에 위치한다.Referring to FIG. 4, it can be seen that a plurality of battery modules 10 are assembled. In this specification, a plurality of battery modules 10 are collectively referred to as a battery module assembly 20. The two end plates 21 are located on both sides of the battery module assembly 20.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)와 상기 2개의 앤드 플레이트(21) 사이에는 절연 시트(22)가 개재된다. 상기 절연 시트(21)의 재질은 고분자 물질이 될 수 있다. 바람직하게, 상기 절연 시트(21)의 재질은 에틸렌프로필렌고무(EPDM)이다.According to an embodiment of the present invention, an insulating sheet 22 is interposed between the battery module assembly 20 and the two end plates 21. The material of the insulating sheet 21 may be a polymer material. Preferably, the material of the insulation sheet 21 is ethylene propylene rubber (EPDM).
도 5는 본 발명에 따른 텐션-바(30)와 배터리 모듈 어셈블리(20)의 결합관계를 설명하기 위한 참고도이다.5 is a reference view for explaining a connection relationship between the tension-bar 30 and the battery module assembly 20 according to the present invention.
도 5를 참고하면, 상기 2개의 텐션-바(30)는 'ㄷ'형상을 가진다. 그리고, 상기 2개의 텐션-바(30)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 상단부와 접하고, 상기 앤드 플레이트(21)에 고정된다.Referring to FIG. 5, the two tension-bars 30 have a 'C' shape. The two tension bars 30 are in contact with the upper ends of the battery module assemblies 20 and are fixed to the end plates 21.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 앤드 플레이트(21)에는 나사선이 형성된 홈이 형성되어 있다. 그리고, 상기 텐션-바(30)는 상기 앤드 플레이트(21)의 홈에 대응하는 위치에 홈이 형성되어 있다. 그리고, 상기 앤드 플레이트(21) 및 상기 텐션-바(30)는 볼트(31)를 통해 고정된다. 상기 텐션-바(30)는 배터리 모듈 어셈블리(20)의 구조를 견고하게 고정시키는 역할을 한다.According to an embodiment of the present invention, the end plate 21 is formed with a threaded groove. The tension bar 30 is formed with a groove at a position corresponding to the groove of the end plate 21. [ The end plate (21) and the tension bar (30) are fixed through the bolt (31). The tension-bar 30 serves to firmly fix the structure of the battery module assembly 20. [
상기 터미널 버스바(40)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)에 포함된 모든 배터리 모듈(10)의 전극 리드를 상호간에 전기적으로 연결시킨다. 도 5에는 도면의 간소화를 이해 배터리 모듈 어셈블리(20)의 양 끝에 위치한 배터리 모듈(10)에만 연결된 터미널 버스바(40)를 도시하였다. 그러나, 상기 터미널 버스바(40)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)에 포함된 모든 배터리 모듈(10)의 전극 리드를 전기적으로 연결시키기 위해 다양한 방법으로 연결될 수 있음을 이해해야 한다.The terminal bus bar 40 electrically connects the electrode leads of all the battery modules 10 included in the battery module assembly 20 to each other. FIG. 5 illustrates a simplified terminal block diagram of the terminal bus bar 40 connected to the battery module 10 located at both ends of the battery module assembly 20. FIG. However, it should be understood that the terminal bus bar 40 may be connected in various ways to electrically connect the electrode leads of all the battery modules 10 included in the battery module assembly 20.
도 6은 본 발명에 따른 센싱 라인 어셈블리(50)과 배터리 모듈 어셈블리(20)의 결합관계를 설명하기 위한 참고도이다.6 is a reference view for explaining a coupling relation between the sensing line assembly 50 and the battery module assembly 20 according to the present invention.
도 6을 참고하면, 상기 센싱 라인 어셈블리(50)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)에 포함된 모든 배터리 모듈(10)의 전극 리드에 전기적을 연결된다.Referring to FIG. 6, the sensing line assembly 50 is electrically connected to the electrode leads of all the battery modules 10 included in the battery module assembly 20.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센싱 라인 어셈블리(50)는 외부 측정 장치와 연결될 수 있는 커넥터(51)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sensing line assembly 50 may include a connector 51 that can be connected to an external measurement device.
상기 센싱 라인 어셈블리(50)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)에 포함된 각 배터리 모듈(10)의 전압을 측정하기 위한 전압 측정 장치와 전기적 연결을 위한 구성요소이다. 상기 전압 측정 장치는 상기 커넥터(51)를 통해 연결될 수 있으며, 상기 전압 측정 장치는 본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이(100)의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템이 될 수 있다.The sensing line assembly 50 is a component for electrical connection with a voltage measuring device for measuring the voltage of each battery module 10 included in the battery module assembly 20. [ The voltage measuring device may be connected through the connector 51 and the voltage measuring device may be a battery management system for controlling charging and discharging of the battery module array 100 according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 전방 커버(61), 후방 커버(62) 및 배터리 모듈 어셈블리(20)의 결합관계를 설명하기 위한 참고도이다.7 is a reference view for explaining the engagement relationship of the front cover 61, the rear cover 62, and the battery module assembly 20 according to the present invention.
도 7을 참고하면, 상기 전방 커버(61)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 전방이 외부에 도출되지 않도록 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)를 덮는다. 그리고, 상기 후방 커버(62)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 후방이 외부에 도출되지 않도록 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)를 덮는다.Referring to FIG. 7, the front cover 61 covers the battery module assembly 20 such that the front of the battery module assembly 20 is not led out to the outside. The rear cover 62 covers the battery module assembly 20 such that the rear of the battery module assembly 20 is not led out to the outside.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전방 커버(61)는 상기 터미널 버스바(40)와 전기적으로 연결된 전극 단자(63)를 포함한다. 그리고, 상기 전극 단자(63)는 상기 전방 커버(61)의 외부면에 노출된다. 상기 전극 단자(63)는 배터리 모듈 어레이(100)의 충전 및 방전을 위해 외부 기기와 연결되는 단자이다. 상기 전극 단자(63)를 통해 충전 전류 및 방전 전류가 흐르게 된다.According to an embodiment of the present invention, the front cover 61 includes an electrode terminal 63 electrically connected to the terminal bus bar 40. The electrode terminal 63 is exposed on the outer surface of the front cover 61. The electrode terminal 63 is a terminal connected to an external device for charging and discharging the battery module array 100. The charging current and the discharging current flow through the electrode terminal 63.
도 8은 본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이(100)의 사시도이다.8 is a perspective view of a battery module array 100 according to the present invention.
도 8을 참고하면, 도 1 내지 도 7을 통해 설명한 본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이(100)가 완성된 모습을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that the battery module array 100 according to the present invention described with reference to FIGS. 1 to 7 is completed.
본 발명에 따른 배터리 모듈 어레이(100)는 배터리 모듈 어레이(100) 및 배터리 보호 회로(도면 미도시)를 포함하는 배터리 팩(도면 미도시)의 일 구성요소가 될 수 있다.The battery module array 100 according to the present invention may be a component of a battery pack (not shown) including a battery module array 100 and a battery protection circuit (not shown).
본 발명에 따른 배터리 팩은 배터리 팩 및 상기 배터리 팩으로부터 전력을 공급 받는 부하를 포함하는 배터리 구동 시스템의 일 구성요소가 될 수 있다. 상기 배터리 구동 시스템의 일 예로는 전기차(EV), 하이브리드 자동차(HEV), 전기 자전거(E-Bike), 전동 공구(Power tool), 전력 저장 장치(Energy Storage System), 무정전 전원 장치(UPS), 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 휴대용 오디오 장치, 휴대용 비디오 장치 등이 될 수 있으며, 상기 부하의 일 예로는 배터리 팩이 공급하는 전력에 의해 회전력을 제공하는 모터 또는 배터리 팩이 공급하는 전력을 각종 회로 부품이 필요로 하는 전력으로 변환하는 전력 변환 회로일 수 있다.The battery pack according to the present invention may be a component of a battery drive system including a battery pack and a load supplied from the battery pack. Examples of the battery driving system include an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), an electric bicycle, a power tool, an energy storage system, an uninterruptible power supply (UPS) A battery pack, a portable computer, a portable telephone, a portable audio device, a portable video device, and the like. An example of the load includes electric power supplied by a motor or a battery pack that provides a rotational force by the power supplied by the battery pack, And may be a power conversion circuit for converting the power into a required power.
본 발명에 따르면, 중앙 프레임 타입의 2셀 배터리 모듈을 사용하여 배터리 모듈 어레이를 구성할 때 높은 공간 활용률을 얻을 수 있다. 또한, 표준화된 중앙 프레임 타입의 2셀 배터리 모듈을 통해서 다양한 사이즈 및 다양한 충방전 용량을 가진 배터리 모듈 어레이를 제작할 수 있다. 나아가, 중앙에 위치한 하나의 프레임의 사용으로 인해 제작 비용이 많이 요구되지 않는다. 한편, 배터리 모듈을 상호간에 결합시키기 위해 별도의 볼트 또는 너트 홈을 형성할 필요가 없어서, 제작이 용이하다.According to the present invention, when a battery module array is constructed using a two-cell battery module of a center frame type, high space utilization can be obtained. In addition, a battery module array having various sizes and various charge and discharge capacities can be manufactured through a standardized central frame type two-cell battery module. Furthermore, the use of one central frame does not require much production cost. On the other hand, it is not necessary to form a separate bolt or nut groove to couple the battery modules to each other, which is easy to manufacture.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
100 : 배터리 모듈 어레이
10 : 배터리 모듈
11 : 이차전지 셀
12 : 모듈 프레임
13 : 냉각핀
20 : 배터리 모듈 어셈블리
21 : 앤드 플레이트
22 : 절연 시트
30 : 텐션-바
40 : 터미널 버스바
50 : 센싱 라인 어셈블리
51 : 커넥터
61 : 전방 커버
62 : 후방 커버
63 : 전극 단자
100: Battery module array
10: Battery module
11: Secondary battery cell
12: Module frame
13: Cooling pin
20: Battery module assembly
21: End plate
22: Insulation sheet
30: tension-bar
40: Terminal bus bar
50: sensing line assembly
51: Connector
61: Front cover
62: rear cover
63: Electrode terminal

Claims (9)

  1. 각각 2개의 이차전지 셀, 모듈 프레임 및 냉각핀을 가진 다수의 배터리 모듈;
    상기 다수의 배터리 모듈이 집합된 배터리 모듈 어셈블리의 양 측면에 위치하는 2개의 앤드 플레이트;
    상기 배터리 모듈 어셈블리의 상단부와 접하고, 상기 앤드 플레이트에 고정되는 'ㄷ'형상의 2개의 텐션-바;
    상기 배터리 모듈 어셈블리에 포함된 모든 배터리 모듈의 전극 리드에 전기적으로 연결된 센싱 라인 어셈블리;
    상기 배터리 모듈 어셈블리에 포함된 모든 배터리 모듈의 전극 리드를 상호간에 전기적으로 연결시키는 터미널 버스바;
    상기 배터리 모듈 어셈블리의 전방이 외부에 도출되지 않도록 덮는 전방 커버; 및
    상기 배터리 모듈 어셈블리의 후방이 외부에 도출되지 않도록 덮는 후방 커버;를 포함하는 배터리 모듈 어레이에 있어서,
    상기 모듈 프레임은, 사각 프레임의 형상을 가지며, 하단면에 상기 냉각핀이 삽입될 수 있는 슬릿이 형성되어 있으며, 상기 2개의 이차전지 셀 사이에 개재되며,
    상기 다수의 배터리 모듈의 모듈 프레임들은, 각각, 2개의 이차전지 셀을 고정시키며,
    상기 모듈 프레임의 양측면에는 상기 전극 리드들이 배치되며,
    상기 모듈 프레임의 상단면 및 하단면은 상하 방향에서 돌출된 구조가 없는 평평한 형상을 가지며,
    상기 전방 커버와 상기 후방 커버의 양단부는, 상기 2개의 앤드 플레이트 측으로 절곡되어 상기 2개의 앤드 플레이트와 함께 상기 배터리 모듈 어셈블리의 양 측면을 지지하며,
    상기 2개의 텐션-바는,
    상기 배터리 모듈 어셈블리의 상단부와 접하는 텐션-바 본체부; 및
    상기 텐션-바 본체부로부터 절곡되어 상기 앤드 플레이트에 고정되는 텐션-바 절곡부;를 포함하며,
    상기 텐션-바 절곡부의 일단부는,
    상기 텐션-바 본체부와 연결되고, 상기 앤드 플레이트의 높이 방향에 따른 상기 앤드 플레이트의 상단부에 배치되며,
    상기 텐션-바 절곡부의 타단부는,
    상기 앤드 플레이트의 높이 방향을 따른 상기 앤드 플레이트의 하단부에 배치되며,
    상기 센싱 라인 어셈블리는,
    상기 전방 커버와 상기 후방 커버 측으로 돌출되어 절곡되며, 상호 전기적으로 연결되어 상기 배터리 모듈 어셈블리의 길이 방향에서 요철 구조를 형성하며,
    상기 센싱 라인 어셈블리는,
    상기 배터리 모듈 어셈블리의 일측에 배치되는 라인 본체; 및
    상기 라인 본체에 장착되어 상호 소정 거리 이격되게 배치되며, 상기 배터리 모듈 어셈블리의 높이 방향에서 상기 배터리 모듈 어셈블리의 요철 구조를 형성하는 각각의 배터리 모듈의 전극 리드 중 양극 리드와 음극 리드 사이 공간에 삽입되는 복수의 센싱부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 어레이.
    A plurality of battery modules each having two secondary battery cells, a module frame and a cooling fin;
    Two end plates positioned on both sides of the battery module assembly in which the plurality of battery modules are assembled;
    Two 'T' -type tension bars that are in contact with upper ends of the battery module assemblies and are fixed to the end plates;
    A sensing line assembly electrically connected to the electrode leads of all the battery modules included in the battery module assembly;
    A terminal bus bar electrically connecting electrode leads of all the battery modules included in the battery module assembly to each other;
    A front cover covering the front of the battery module assembly so as not to be led out to the outside; And
    And a rear cover covering the rear of the battery module assembly so as not to be led out to the outside,
    Wherein the module frame has a rectangular frame shape and has a slit through which the cooling fins can be inserted on a lower surface thereof and is interposed between the two secondary battery cells,
    The module frames of the plurality of battery modules each fix two secondary battery cells,
    The electrode leads are disposed on both sides of the module frame,
    Wherein the upper and lower surfaces of the module frame have a flat shape without a structure protruding in the vertical direction,
    Both ends of the front cover and the rear cover are bent toward the two end plates to support both sides of the battery module assembly together with the two end plates,
    The two tension-
    A tension-bar body portion contacting the upper end of the battery module assembly; And
    And a tension-bar bent portion bent from the tension-bar main body portion and fixed to the end plate,
    Wherein one end of the tension-bar bend portion
    And an end plate connected to the tension-bar main body and disposed at an upper end of the end plate along the height direction of the end plate,
    The other end of the tension-bar bent portion
    A lower plate disposed at a lower end of the end plate along a height direction of the end plate,
    The sensing line assembly includes:
    And protruded and bent toward the front cover and the rear cover to be electrically connected to each other to form a concavo-convex structure in the longitudinal direction of the battery module assembly,
    The sensing line assembly includes:
    A line body disposed on one side of the battery module assembly; And
    The battery module may be inserted into the space between the positive electrode lead and the negative electrode lead among the electrode leads of the battery modules forming the concave-convex structure of the battery module assembly in the height direction of the battery module assembly, And a plurality of sensing units.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈 어셈블리와 상기 2개의 앤드 플레이트 사이에는 절연 시트가 개재된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 어레이.
    The method according to claim 1,
    Wherein an insulation sheet is interposed between the battery module assembly and the two end plates.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절연 시트의 재질은, 에틸렌프로필렌고무(EPDM)인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 어레이.
    3. The method of claim 2,
    Wherein the material of the insulating sheet is ethylene propylene rubber (EPDM).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 앤드 플레이트에는 나사선이 형성된 홈이 형성되어 있고,
    상기 텐션-바는, 상기 앤드 플레이트의 홈에 대응하는 위치에 홈이 형성되어 있으며,
    상기 앤드 플레이트 및 상기 텐션-바는, 볼트를 통해 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 어레이.
    The method according to claim 1,
    The end plate is formed with a threaded groove,
    The tension bar may have a groove formed at a position corresponding to the groove of the end plate,
    Wherein the end plate and the tension-bar are fixed through bolts.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 라인 어셈블리는, 외부 기기와 연결될 수 있는 커넥터;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 어레이.
    The method according to claim 1,
    Wherein the sensing line assembly includes a connector connectable to an external device.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전방 커버는, 상기 터미널 버스바와 전기적으로 연결된 전극 단자;를 포함하고,
    상기 전극 단자는, 상기 전방 커버의 외부면에 노출된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 어레이.
    The method according to claim 1,
    Wherein the front cover includes an electrode terminal electrically connected to the terminal bus bar,
    Wherein the electrode terminal is exposed on an outer surface of the front cover.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈 어레이; 및
    배터리 보호 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
    A battery module array according to any one of claims 1 to 6; And
    And a battery protection circuit.
  8. 제7항에 따른 배터리 팩; 및
    상기 배터리 팩으로부터 전력을 공급 받는 부하;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 구동 시스템.
    A battery pack according to claim 7; And
    And a load supplied with power from the battery pack.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 부하는 전기 구동 수단 또는 휴대용 기기임을 특징으로 하는 배터리 구동 시스템.
    9. The method of claim 8,
    Wherein the load is an electric drive means or a portable device.
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JP2013503432A (en) * 2009-08-28 2013-01-31 エルジー・ケム・リミテッド Battery module and battery module cooling method

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